上丘是大脑皮层下的一个重要结构,主要控制眼、头及部分肢体对外界刺激的朝向运动,不同感觉模态(视、听及身体感觉等)信息投射的汇聚,使上丘深层富含多感觉神经元,每一个感觉模态在上丘深层各自形成一个完整的拓扑空间分布,使得位于上丘不同部位的神经元能够感受来自外界对应空间(或相应身体位置)的刺激,对于一个典型的上丘多感觉神经元而言,它的不同感觉模态的感受野(听觉和视觉)在空间上的分布是一致的。但是目前我们并不清楚上丘多感觉神经元的这一特性是如何形成的,是否依赖于皮层?不同感觉模态的信息输入存在着怎样的相互影响,感受野的空间位置是否可以发生动态的改变?本实验以猫为动物模型,运用单通道细胞外记录结合低温冷却大脑皮层等方法,我们的研究初步地探索了这些问题。在我们的第一部分研究中,共记录到157个上丘视-听多感觉神经元,记录并分析神经元对序列出现的多感觉刺激(先视后听或先听后视)的反应,在这个序列多感觉刺激中,前一个刺激的空间位置是不变的,而后一个刺激可以来自于水平空间的不同位置。研究结果显示,不同感觉模态的信息在上丘多感觉神经元存在着重要的相互影响,多感觉神经元的视觉或听觉空间感受野,可以动态地被前一个刺激的空间位置所调制,即空间感受野向前一个刺激的空间位置发生偏移。无论是听觉感受野还是视觉感受野均存在着类似的现象。进一步的研究还显示,如果空间感受野的中心离前一个刺激的空间位置距离越大,那么感受野发生偏移的幅度就越大；同时感受野可以发生双侧偏移,既可向中心侧偏移,也可向外侧偏移；研究结果还显示,感受野的偏移程度还与刺激之间的时间间隔(SOA, stimulus onset asynchrony)和前一个刺激的强度存在着密切的联系,刺激强度越高,SOA越短越容易诱导后一个刺激的空间感受野发生偏移。在第二部分研究中,我们系统研究了联合皮层(AES, the anterior ectosylvian sulcus)对上丘多感觉神经元空间感受野的影响。共记录到了114个视-听多感觉神经元,分别记录它们在正常情况和AES失活时多感觉神经元对不同空间位置的视、听和视-听刺激的反应。研究结果显示,低温失活一侧联合皮层会导致同侧上丘的视觉和听觉空间感受野发生改变,主要表现为听、视空间感受野变小并发生相互分离,导致视、听感受野的空间一致性遭到破坏；同时失活联合皮层还会导致多感觉神经元的整合能力下降；进一步分析显示,视、听感受野的分离和神经元整合能力的下降存在着密切关联。进一步的研究表明,联合皮层失活对上丘的这一影响在外界刺激较弱时表现的尤为明显,这一结论来自于对35个神经元的系统研究,结果显示,在低强度刺激条件下,联合皮层失活导致上丘多感觉神经元的视觉和听觉感受野更大幅度的分离,整合强度更多的下降。本文所述的研究结果初步揭示了多感觉信息之间存在着复杂的相互作用,大脑处理多感觉信息的不同脑区之间存在着紧密的联系,这在理论上丰富了我们对大脑多感觉信息处理的认识,也为理解大脑如何动态地整合多感觉信息提供了部分神经机制。鉴于上丘、联合皮层是感觉和运动神经环路的重要组成部分,只要一个部位的功能失活或损伤,就会严重影响人或动物的感觉和运动功能,因此研究结果将为由外力创伤、中风、疾病等所致的感觉整合功能下降和感觉-运动功能失调提供病理性诊断知识。